スカイラブ計画の開始時点を特定することは困難である。なぜならこの計画が実際に始まる以前に、NASAには宇宙ステーション計画に関する様々な提案があったからである。
嚆矢となったものについては、1959年にウェルナー・フォン・ブラウン博士がアメリカ陸軍に提出した「ホライゾン計画」 (Project Horizon)が挙げられるであろう。ブラウン博士の計画の最終目的は人間を月に送ることであり、それはただちに NASA に採用された。博士は月着陸計画に参加する一方で、ホライゾン計画の細部についても独自に検討を続けた。「既存のロケットを改造し、宇宙ステーションを建設する」という彼のコンセプトはやがて他の研究者にも受け継がれ、様々な案が出された結果、最終的にスカイラブ計画で実現されたのである。
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1963年、アメリカ空軍は「有人軌道実験室」(Manned Orbital Laboratory, コードネーム KH-10 - Dorian) 計画を開始した。計画の概念は、ジェミニ宇宙船を改造した小型の宇宙ステーションに2人の飛行士を搭乗させ、地上を偵察撮影するというものである。実験室の直径はタイタンII型ロケットと同等で、操縦席に乗員を搭乗させたまま発射し、飛行士は軌道上で座席後部の耐熱シールドの中に作られたハッチを開けてステーションに乗り移る予定であった。
NASA 関係者の一部は空軍の計画を脅威と捉え、独自にいくつかの案を検討した。ほとんどは何の裏づけもない机上の空論であったが、最終的に「サターンV型ロケットで軌道上にステーションを打ち上げ、飛行士はサターンIB型ロケットに搭載されたアポロ司令・機械船もしくはタイタンII-Cロケットに搭載されたジェミニ宇宙船で、地上とステーションの間を往復する」という案が採択された。